JP2014100318A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーを抑えた清掃運転の場合でも精度よくゴミ量を検出することのできる自走式掃除機を提供する。
【解決手段】走行可能な筐体に積載されゴミを蓄積する集塵容器と、吸引気流を生成して前記集塵容器にゴミを収集するゴミ収集部と、前記集塵容器に蓄積されたゴミの量を検出するゴミ量検出部と、前記吸引気流の強弱を制御する送風制御部と、前記筐体の走行を制御するとともに、前記ゴミ量検出部にゴミ量の検出を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、予め定められた期間前記送風制御部に強い吸引気流を生成させてその期間に前記ゴミ量検出部にゴミの量を検出させる自走式掃除機。
【選択図】図４

Description

この発明は、自走式掃除機に関し、特に、自律走行しながら集塵し、集塵したゴミ量を検知する機能を有する自走式掃除機に関する。

従来から、所定の領域を自律走行しながら、集塵を行う自走式掃除機が利用されている。このような自走式掃除機では、収集したゴミを蓄積しておく集塵室を設け、集塵室にたまったゴミ量を検知して、清掃動作を停止し、警報を発して、ゴミが満載状態となったことをユーザに通知していた。
たとえば、特許文献１では、集塵室の紙パック内のゴミ詰まりによる負圧力を検出するための圧力センサ（ゴミ量検出手段）を設けて、圧力が所定値に達した場合に、走行及び吸塵動作を停止して、警報を発する自走式掃除機が記載されている。

また、自走式でなくユーザが手で持つホースに追従するタイプのＡＣ電源駆動される掃除機に係るが、特許文献２には次のものが記載されている。集塵袋の塵満杯を正確に検出するために吸塵用のファンモータに流れる電流を電流検出素子で検出し、検出される電流が、集塵袋が満杯となる程度に低下したとき報知手段を動作させて塵満杯を報知する掃除機である。

特開平３−１７３５２１号公報 特開平７−２４１２６５号公報

吸塵用のファンモータ（以下、送風モータ）に流れる電流を測定して集塵容器にたまったゴミ量を検出する構成は、安価で比較的正確にゴミ量を検出することができる利点があり、商用電源（ＡＣ電源電力）で駆動される掃除機で従来から多用されている。しかし、自走式掃除機は、ＡＣ駆動の掃除機に比べると吸気口から排気口までの経路が短く、また電池駆動で長時間の使用を可能とするために小さいパワーの送風モータが用いられる。よって、集塵容器が空のときに流れる送風モータの電流がＡＣ駆動の掃除機に比べて小さい。集塵容器が満杯になるに従って送風モータの電流はより小さくなるが、集塵容器が空のときの電流との差はＡＣ駆動の掃除機に比べて小さい。しかも、清掃中に流れる送風モータの電流は、送風モータの回転に伴う電機子のスイッチングや走行に伴って変化する床面の状態などの影響で変動するため、特にパワーを抑えた運転の場合は精度よくゴミ量を検出することがむずかしい傾向にある。
また、送風モータのパワーを必要最小限に抑えると、床面のゴミを回転ブラシで掻き上げても、集塵室に至らず集塵室までの経路途中に一部のゴミが残留することがある。集塵室にゴミが溜まればこの減少はより顕著に現れ、溜まったゴミを廃棄するために集塵容器を取り外す際に掃除機本体内にゴミを取りこぼすことになる。

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、パワーを抑えた清掃運転の場合でも精度よくゴミ量を検出することができ、掃除機本体を清浄に保つことのできる自走式掃除機を提供することを課題とする。

この発明は、（１）走行可能な筐体に積載されゴミを蓄積する集塵容器と、吸引気流を生成して前記集塵容器にゴミを収集するゴミ収集部と、前記集塵容器に蓄積されたゴミの量を検出するゴミ量検出部と、前記吸引気流の強弱を制御する送風制御部と、前記筐体の走行を制御するとともに、前記ゴミ量検出部にゴミ量の検出を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、予め定められた期間前記送風制御部に強い吸引気流を生成させてその期間に前記ゴミ量検出部にゴミの量を検出させることを特徴とする自走式掃除機を提供する。

また、（２）走行可能な筐体に積載されゴミを蓄積する集塵容器と、掃除動作のとき吸引気流を生成して前記集塵容器にゴミを収集するゴミ収集部と、前記吸引気流の強弱を制御する送風制御部と、前記筐体の走行を制御するとともに、前記送風制御部に吸引気流の制御を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、前記掃除動作を終了した後に予め定められた期間、前記送風制御部に掃除動作中よりも強い吸引気流を生成させることを特徴とする自走式掃除機を提供する。

前記（１）の発明によれば、前記送風制御部に強い吸引気流を生成させてその期間に前記ゴミ量検出部にゴミの量を検出させるので、蓄積されたゴミ量が空のときと満載状態のときで大きな検出値の差が得られ精度よくゴミ量を検出することが可能となる。
また、前記（２）の発明によれば前記制御部は、前記掃除動作を終了した後に予め定められた期間、前記送風制御部に掃除動作中よりも強い吸引気流を生成させるので、強い吸引気流により、回転ブラシをはじめ、吸気口付近や集塵容器の入口付近にあるゴミを吸引して清浄化することが可能である。よって、溜まったゴミが掃除機本体内にゴミが残留し、ゴミを廃棄するために集塵容器を取り外す際、残留したゴミが掃除機本体に落下することが防げる。

この発明の自走式掃除機の一実施例の概略構成ブロック図である。 この発明の自走式掃除機の概略動作のフローチャートである。 この発明の自走式掃除機の一実施例の概略斜視図である。 電流センサによって測定されるモータ電流と、ゴミ蓄積量との関係グラフである。

以下、図面を使用して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。
この発明の自走式掃除機とは、底面に吸気口を有すると共に内部に集塵部を有する筐体、筐体を走行させる車輪、車輪の回転、停止および回転方向等を制御する制御部などを備え、ユーザの手を離れて自律的に掃除動作する掃除機を意味し、後述の図面を用いた実施形態によって一例が示される。

また、本発明の自走式掃除機としては、空気吸引を行い清浄化した空気を排気する空気清浄機能、イオン発生を行うイオン発生機能、ユーザに対して必要な情報等を提示する機能等を有してもよい。さらに、装置本体に充電池を備え、充電を必要とする際に、自走して充電台へ帰還することができる機能も有する。
この発明において、自走式とは、主として、利用者の指示入力により、指示された位置や目的とする位置へ、自律的に移動することを意味する。

＜自走式掃除機の構成＞
図１に、この発明の自走式掃除機の一実施例の概略構成ブロック図を示す。
図１において、この発明の自走式掃除機（以下、単に、掃除機とも呼ぶ）は、主として、制御部１１、充電池１２、電池残量検出部１３、障害検知部１４、入力部１５、表示部１６、走行制御部２１、車輪２２、集塵部３０、終了判断部４１、記憶部５１、充電台探索部９１、受信部９２、充電台接続部９３を備える。

ここで、集塵部３０は、主として、ゴミ収集部３１、ゴミ量検出部３２、集塵容器３３、送風制御部３４、吸気口３５、排気口３６とから構成される。ゴミ収集部３１は、送風ファンおよびその送風ファンを回転させる送風モータ３１ａを含む。
また、掃除を行う部屋の所定の位置に充電台１００を設置する。充電台の設置場所は、商用電源のコンセント近辺、部屋の壁際、机の脇などで、電源電力の供給を受けられる場所であればよい。充電台１００と自走式掃除機１を接続することにより、自走式掃除機１は充電台１００と接触した状態で充電台１００からの電力の供給を受け、自走式掃除機１の充電池１２を充電する。また、自走式掃除機１は、充電台１００から離れ自動走行しながら掃除機能を実行する。

この発明の自走式掃除機１は、設置された場所の床面を自走しながら、床面上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除する。また、自走式掃除機１は、掃除が終了した場合、あるいは蓄積したゴミ量が所定量以上となりゴミ満載状態に近づいた場合や、満載状態となった場合は、自律的に充電台１００に帰還する。

図３に、この発明の自走式掃除機の一実施例の概略斜視図を示す。
図３において、本発明の自走式掃除機１は、円盤形の筐体２を備える。この筐体２の内部または外部に、回転ブラシ、サイドブラシ１０、障害検知部１４、集塵部３０、電動送風機、後述する走行制御部２１によって駆動される複数の車輪２２、後輪、前輪、受信部９２、図１に示したその他の構成要素が設けられている。
図３において、障害検知部１４、受信部９２および前輪が配置されている部分を前方部、後輪が配置されている部分を後方部、図示しない制御部１１、充電池１２、集塵部３０などが配置されている部分を中間部と呼ぶ。

筐体２は、吸気口３５を有する平面視円形の底板と、筐体２に収容する集塵部３０を出し入れする際に開閉する蓋部３を中央部分に有している天板２ｂと、底板および天板２ｂの外周部に沿って設けられた平面視円環形の側板２ｃとを備えている。また、底板には前輪、一対の車輪および後輪の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、天板２ｂにおける前方部と中間部との境界付近には排気口３６が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側板前部はバンパーとして機能する。

また、自走式掃除機１は、一対の車輪が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより静止した状態で旋回する。例えば、自走式掃除機１は、掃除領域の周縁に到達した場合および進路上の障害物に衝突した場合、一対の車輪を互いに逆方向に回転して向きを変えたり、後退した後に回転して向きを変えたりする。これにより、自走式掃除機１は、設置場所全体あるいは所望範囲全体に障害物を避けながら自走する。

また、自走式掃除機１は、後述するように、受信部９２によって、充電台１００の送信部１０２から出射される信号を検出して充電台１００のある方向を認識する。そして、たとえば掃除が終了した場合、充電池１２の充電残量が少なくなった場合、あるいは設定された掃除タイマーの設定時間が経過した場合に、自動的に、充電台１００のある方向に最短ルートで進行して、充電台１００まで帰還する。

さらに、帰還しようとするときに、充電台１００からの信号が検出できない場合は、自走式掃除機１は、一旦静止して、その場で回転（３６０°回転）し、充電台１００からの信号が検出されるか否かを確認し、充電台１００が存在する方向を検出するようにしてもよい。
信号が検出された場合、検出されたときの自走式掃除機１の受信部９２の前方方向に、充電台１００があると認識し、直線的に充電台１００の方向へ向かって走行する。ただし、障害物があれば、それを避けながら、充電台１００の方向へ移動する。

以下、図１に示す各構成要素を説明する。
図１の制御部１１は、自走式掃除機１の各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。
ＣＰＵは、ＲＯＭ等に予め格納された制御プログラムに基づいて、各ハードウェアを有機的に動作させて、この発明の掃除機能、走行機能、ゴミ量検知機能、充電台１００への帰還機能などを実行する。

充電池１２は、自走式掃除機１の各機能要素に対して電力を供給する部分であり、主として、掃除機能および走行制御等を行うための電力を供給する部分である。たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、などの充電池が用いられる。
充電池１２の充電は、自走式掃除機１と充電台１００とを接続した状態で行われる。
自走式掃除機１と充電台１００との接続は、互いの接続部（９３，１０１）である露出した充電端子どうしを接触させることにより行う。

電池残量検出部１３は、充電池の残りの容量（電池残量）を検出する部分であり、たとえば、フル充電状態に対して、現在の残容量をパーセントで表した数値を出力する。

障害検知部１４は、自走式掃除機１が走行中に、室内の机やいすなどの障害物に接触又は近づいたことを検知する部分であり、たとえば、マイクロスイッチ、超音波センサ、赤外線測距センサなどからなる接触センサ又は障害物センサが用いられ、筐体２の側板２Ｃの前方部に配置される。障害検知部１４は、１つでなく、複数個設けてもよい。
ＣＰＵは、障害検知部１４から出力された信号に基づいて、障害物の存在する位置を認識する。認識された障害物の位置情報に基づいて、その障害物を避けて次に走行すべき方向を決定する。

集塵部３０は、室内のゴミやちりを集める掃除機能を実行する部分であり、主として、上記したゴミ収集部３１、ゴミ量検出部３２、集塵容器３３、送風制御部３４を有している。また、集塵部３０は、図示しないフィルタ部と、集塵容器およびフィルタ部を覆うカバー部を有してもよい。
吸気口３５および排気口３６は、それぞれ掃除のための空気の吸気および排気を行う部分であり、前記したような位置に形成される。

車輪２２は、筐体２の下部に配置され、筐体２を移動させる部分である。
走行制御部２１は、自走式掃除機１の自律走行の制御をする部分であり、主として上記した車輪２２の回転を制御して、筐体２を自動的に移動させる部分である。
車輪２２を駆動させることにより、自走式掃除機１の前進、後退、回転、静止などの動作を行わせる。

入力部１５は、ユーザが、自走式掃除機１の動作を指示入力する部分であり、自走式掃除機１の筐体表面に、操作パネル、あるいは操作ボタンとして設けられる。
あるいは、入力部１５としては、自走式掃除機本体とは別に、リモコンユニットを設け、このリモコンユニットに設けられた操作ボタンを押すことにより、赤外線や無線電波信号を送出し、無線通信により動作の指示入力をしてもよい。
入力部１５としては、たとえば、電源スイッチ、起動スイッチ、充電要求スイッチ、その他のスイッチ（運転モードスイッチ，タイマースイッチ）などが設けられる。運転モードスイッチにより選択される運転モードには、部屋全体を掃除する通常モード、指定された位置の周辺を清掃するスポットモード、壁際を清掃する壁際モードがある。

表示部１６は、現在の動作状態、吸引力の強弱の設定、現在のゴミの蓄積量、電池（残量）状態、日時、タイマー設定状態などの各種情報を表示する部分であり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤなどが用いられる。あるいは警告表示をするために、ＬＥＤの点滅表示や、音声出力をしてもよい。

集塵部３０のゴミ収集部３１は、集塵容器３３にゴミを収集する部分であり、吸気口３５と連通する流入路と、排気口３６と連通する排出路と前記排気路中に配置された送風ファンを回転させる送風モータ３１ａを有する。そして、吸気口３５から吸い込まれた空気を流入路を介して集塵容器内に導き、集塵後の空気を排出路を介して排気口３６から外部へ放出する。
集塵容器３３は、吸気口３５から吸い込んだゴミを蓄積しておく容器である。ゴミ満載状態は、集塵容器３３の中にゴミを蓄積することができる最大量を意味する。なお、本発明に係る集塵容器は、吸込んだゴミを蓄積しておくことができるものであれば、その形状及び材質を問わない。例えば、集塵容器は、所謂紙パック式のものでもよい。
ゴミ検出部３２は、集塵容器３３に蓄積されたゴミの量を検出する部分であり、この実施形態においては送風モータの電流を検出する電流センサが用いられる。

ゴミ量検出部３２としての電流センサは、送風機のモータを駆動するために、モータに流す電流値を測定する。この電流センサで検出した電流値から集塵容器３３内に蓄積された現在のゴミの量を算出することができる。
すなわち、電流センサにより、送風モータに流れる電流を測定することにより、蓄積したゴミ量がどの程度であるかを判断する。たとえば、測定した電流値が所定のしきい値よりも小さくなった場合はゴミが満載状態になったと判断される。

図４に、電流センサによって測定されるモータ電流と、ゴミ蓄積量との関係グラフの一実施例を示す。図４で２つの曲線は、吸引力の設定が「強」と「弱」に対応している。強弱の設定は入力部１５の操作ボタンで受付ける。ＣＰＵは、受付けた設定を表示部１６に表示させると共に、設定に応じた吸引力で送風モータ３１ａを制御する。
図４の横軸は、集塵容器３３に蓄積されるゴミの量を示している。
図４の縦軸は、送風モータを駆動するときに流れるモータ電流（Ａ）を示している。
図４のグラフによれば、このモータ電流が大きいほど、集塵容器３３内にはゴミが蓄積されておらず、モータ電流の値が小さくなるほど、ゴミが満載状態に近くなっていることを示している。

ゴミ量Ｗ０は、集塵容器３３内にゴミがほとんど蓄積されていない状態であり、他のゴミ量よりも大きなモータ電流が流れている。
ゴミ量Ｗ１からＷ６にいくに従って、蓄積されたゴミ量が増加し、ゴミ量Ｗ１が蓄積されたゴミ量が最も少なく、ゴミ量Ｗ６が蓄積されたゴミ量が最も多くほぼ満載状態の場合を示している。

蓄積されたゴミ量が少ないほど測定されたモータ電流は大きいが、ゴミ量が満載状態に近づくほどモータ電流は小さくなっていく。
したがって、モータ電流値を測定すれば、現在蓄積されているゴミ量を検出することができる。

図４のグラフにおいて、たとえば、吸引力が「強」の場合、蓄積されたゴミ量がＷ０の場合、モータ電流値は約１．１３［Ａ］であり、ゴミ量がＷ６の場合、モータ電流値は約０．７５［Ａ］である。その差は１．１３［Ａ］−０．７５［Ａ］＝０．３８［Ａ］である。第二閾値は、ゴミ量がＷ６の場合のモータ電流値０．７５［Ａ］に対応して設定される。それに対して吸引力が「弱」の場合、ゴミ量がＷ０の場合のモータ電流値が約０．６３［Ａ］であり、ゴミ量がＷ６の場合のモータ電流値が約０．４４［Ａ］でその差は０．１９［Ａ］である。第一閾値は、ゴミ量がＷ６の場合のモータ電流値の０．４４［Ａ］に対応して設定される。

測定されるモータ電流の波形は電機子のスイッチングや負荷の変化により時間的に変動している。変動幅を見越して第一及び第二閾値はＷ６のグラフが示す平均値よりもやや低い電流値に設定される。ゴミ量がＷ０のときとＷ６のときの電流値の差が小さくモータ電流の変動幅に近づくと変動幅による誤差の割合が大きくなりゴミ量を精度よく検出することがむずかしくなる。よって、ゴミ量を検出するときは送風モータを大きな電流、即ち強い吸引力で回転させることが好ましい。よって、例えば掃除動作の吸引力が「弱」に設定されていても、ゴミ量を検出するときは「強」の吸引力に切換えることで「弱」のまま電流値を測定するよりも精度よくゴミ量を検出できる。あるいは、図４に図示していないが、「強」よりもさらに強い吸引力で送風モータを回転させることができるなら、より強い吸引力に切換えてゴミ量を検出することが好ましい。つまり、ゴミ量を検出する期間、送風制御部３４は送風モータ３１ａを最も強い吸引力に切換える。ただし、送風モータの発熱や動作音を考慮するとより強い吸引力に切換えてゴミ量を検出する期間は一定の期間に限定することが好ましい。

送風制御部３４は、外部の空気を取り入れ床面のゴミを吸い込む風を生成し、ゴミを集塵容器３３の中に収集し、空気を排気口３６から排気する部分である。送風制御部３４の機能のうち送風モータ３１ａの制御や吸引力の切換え等一部の機能は、制御部１１としてのＣＰＵにより提供されてもよい。即ち、前記ＣＰＵは制御部１１としての機能を実現し、さらに送風制御部３４として機能の一部を実現してもよい。
また、後述するように、イオン発生部を設ける場合は、発生したイオンを排気口から放出するために、排気風を生成し、吸気口３５と排気口３６の開閉を制御する部分でもある。

終了判断部４１は、自走式掃除機１が掃除動作を終了し充電台１００に帰還する必要があるか否かを判断する部分である。すなわち、所定の終了条件が満たされるか否かを判断し、終了条件が満たされた場合は、走行制御部２１によって、筐体２を充電台１００の方向へ移動させる。終了判断部４１の機能は、制御部１１としてのＣＰＵにより提供されてもよい。即ち、前記ＣＰＵは、制御部１１としての機能を実現し、送風制御部３４の一部の機能を実現し、あらに終了判断部４１としての機能を実現してもよい。

終了条件としては、種々のものが考えられるが、特に、充電池１２の残量が所定値よりも少なくなった場合に、充電台１００と接触した状態に帰還する必要があると判断する。また、それに代えてあるいはそれに加えて、掃除動作を開始してから予め定められた期間が経過したら掃除動作を終了させるように判断してもよい。さらに、運転モードがスポットモードの場合、指定された位置を中心に予め定められた範囲を清掃したら掃除動作の終了と判断してもよい。

記憶部５１は、自走式掃除機１の各種機能を実現するために必要な情報や、プログラムを記憶する部分であり、ＲＡＭやＲＯＭ等の半導体素子、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体が用いられる。
記憶部５１には、主として、ゴミ量情報５２、電池情報５３、現在位置情報５４などが記憶される。

ゴミ量情報５２には、ゴミ量検出部３２によって検出された現在のゴミ量、吸引力「弱」で清掃動作中にゴミ満載を判断するための判定値（第一閾値）や吸引力「強」で掃除動作中および吸引力「弱」および「強」で掃除動作終了時にゴミ満載を判断するための判定値（第二閾値）などが記憶される。なお、掃除動作終了時に吸引力「強」よりさらに強い吸引力に切換えてゴミ量の検出を行う場合は、それに対応する第三閾値が記憶される。

電池情報５３には、電池残量検出部１３によって検出された現在の電池残量Ｐ１（％）や、充電台１００への帰還を決定するための判定値（残量しきい値Ｐ０）などが含まれる。
現在位置情報５４は、自走式掃除機１が現在存在する位置を示す情報であり、たとえば掃除を行う室内の中のどこにいるかを示す相対的な座標情報である。
たとえば、充電台１００に接続された位置の座標値や、自走式掃除機１の現在位置を示す座標値である。
さらに、この情報５４をもとに、実際に走行した履歴情報（走行マップ）を生成してもよい。走行マップは、次回以降の掃除における走行ルートを決定するのに利用できる。

図１において、充電台探索部９１と、受信部９２と、充電台接続部９３は、充電台１００の位置検出と、充電台１００からの電力を受けるための構成である。
充電台探索部９１は、充電台１００の位置を探索する部分であり、自走式掃除機１が充電台１００から離れた位置にある場合に、充電台１００の存在する位置がどの方向にあるかを検出する部分である。
充電台１００の探索には、走行制御部２１による自律走行処理と、受信部９２による信号検出処理を用いる。

受信部９２によって、充電台１００からの信号が検出された場合、充電台探索部９１は、受信部９２の前方方向に、充電台１００が存在すると認識する。
また、自走式掃除機１の現在位置において、充電台１００が検出されなかった場合は、上記したように、その現在位置に静止した状態で回転して、受信部９２により、充電台１００から送信された信号が検出されるか否かをチェックする。

受信部９２は、充電台１００の送信部１０２から送信された光、電波、超音波、その他無線による信号を受信（検出）する部分である。受信部９２の素子としては、送信される光、電波、超音波、その他無線による信号を受信できる一般的なものが利用できる。
充電台１００から送信される信号としては、たとえば、光である可視光、赤外線、または電波、超音波、などが用いられる。この場合、方向性等が必要なため、送信部１０２からの送信される信号としては、指向性を持たせ、ある程度の幅を持ったもので、レーザー光、赤外線等が好適である。通常は赤外線等が一般的に利用されている。なお、可視光でも指向性を持たせ利用することもできる。

充電台接続部９３は、充電池１２を充電させるための電力を入力するための端子である。
この充電台接続部９３と、充電台１００の掃除機接続部１０１とを物理的に接触させることにより、充電台１００の電力供給部１０４から与えられる電力を、充電池１２に供給し充電する。
充電台接続部９３は、掃除機接続部１０１と接触させるために、自走式掃除機１本体の側面に露出した状態で形成される。

自走式掃除機１には、以上のような構成に加えて、他にも必要な構成や機能を備えてもよい。
たとえば、筐体内部に、イオンを発生するイオン発生部を備えてもよい。
イオン発生部は、放電により空気中の水分子を電離し、正イオンとしてＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m（
ｍは任意の自然数）、負イオンとしてＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n（ｎは任意の自然数）を生成する。
イオン発生部は、排気経路に臨む部分に、複数のイオン放出部を有している。このイオン放出部は、イオン発生部の樹脂性の筺体の一部を、例えば円形状に開口した開口部からなり、その開口部に対応してイオン発生のための電極が設けられている。
各々のイオン放出部には、たとえば、共通の対向電極と針状の２つの放電電極が各々設けられる。放電電極は先端が尖った針電極であり、対向電極は放電電極の周囲を囲うように開口された共通の接地された電極である。

また、イオン発生部は、内部に高圧電気発生回路が内蔵されており、一側面に設けられた２つの端子を介して充電池１２から電力が供給され、作動する。
高圧電気発生回路は、各放電電極に、交流波形またはインパルス波形から成る正または負の高電圧を供給するものである。例えば一方の放電電極には、正のインパルス波形の高電圧が印加される。これにより、電離により発生するイオンが空気中の水分と結合して主として先に説明したＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍから成る正のクラスタイオンが生成される。
他方の放電電極には、負のインパルス波形の高電圧が印加され、電離により発生するイオンが空気中の水分と結合して主としてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎから成る負のクラスタイオンが
生成される。

発生するイオンとしては、特に限定されないが、たとえば、空気を浄化することの可能なイオン、美肌効果と肌表面の菌増殖を抑制する効果のあるイオンなどがあげられ、特に、従来から用いられているプラズマクラスターイオン（登録商標）を用いることができる。イオン発生部は、たとえば、小型の直方体形状のイオン発生装置として提供される。

送風制御部３４は、吸気口３５および排気口３６の開閉と、吸気口３５からの空気の導入および排気口３６からのイオンを含む空気の放出を制御する部分である。すなわち、外部の空気を吸気口３５から装置内部に取り入れ、取り込んだ空気を装置内部の所定の流通経路を通過させてイオン発生部の方向へ導き、排気口３６の方向へ送る部分である。送風制御部３４は、主として、吸込口用蓋、排気口用蓋、吸気口および排気口の開閉制御部などから構成される。
イオン発生部によって発生されたイオンは、送風制御部３４によって装置内部を流通する空気とともに、排気口３６の方向へ送られ、排気口３６から外部へ吹き出される。

排気口３６は、たとえば筐体の上面の位置に設けられ、イオン発生部で発生されたイオンが含まれる空気を外部へ放出する開口である。また、イオンを含む空気は、走行方向の後方であってやや斜め上方に放出されるようにしてもよい。
吸気口３５は、外部の空気を筐体内部へ導入する開口であり、筐体２の底面あるいは上面の位置に設けられる。

また、吸気口３５を介した外部の空気の吸い込みと、排気口３６を介したイオンを含んだ空気の排気は、主として、ゴミ収集部３１の送風モータ３１ａを駆動し送風ファンを回転させることによって行われる。ただし、吸気口３５と排気口３６にそれぞれ蓋を設け、送風ファンの起動および停止に対応させて、図示しない開閉制御部によって、これらの蓋を開放および閉鎖させるようにしてもよい。

すなわち、イオンを放出する場合は、吸気口３５および排気口３６の蓋を開放し、イオンを放出しない場合は、吸気口３５および排気口３６の蓋を閉鎖させる。このような開閉制御をすることによって、イオンを放出しない場合に、ほこりや異物が吸気口３５および排気口３６から侵入することが防止できる。
また、所定の動作モードに対応させて排気口３６と吸気口３５の開閉を制御して、必要なときにイオンを発生して室内に放出することにより、イオンによる室内の除菌と消臭または脱臭を行うようにしてもよい。

＜充電台の構成＞
図１において、充電台１００は、主として、掃除機接続部１０１、送信部１０２、制御部１０３、電力供給部１０４とを備え、室内の壁などに配置された商用電源１０５のコンセントからのＡＣ電源電力の供給を受ける。
電力供給部１０４は、商用電源１０５からの交流電力を受け入れ、自走式掃除機１を充電することのできる直流電力に変換し、掃除機接続部１０１に与える部分である。

送信部１０２は、無線による信号を送信（発信）する部分である。例えば、方向を認識するためにも指向性を持たせたものであり、たとえば、可視光発光素子、赤外線発光素子、レーザー発光素子などが用いられる。一般的には、前記したように、赤外線を利用することが好ましい。
たとえば、送信信号として赤外線を用いる場合、ある程度の範囲に広がって進行するという指向性を持たせ、自走式掃除機１がその範囲内に入った場合は、受信部９２によって、赤外線を検出することができる。

また、自走式掃除機１が上記範囲内に存在していても、自走式掃除機１の受信部９２が、充電台１００と反対方向を向いている場合は、例えば赤外線を受光できない。しかし、上記したように、静止位置で１回転することにより、赤外線を受光できるようになり、赤外線を受光した方向、すなわち、充電台１００の存在する方向がわかる。
充電台１００の制御部１０３は、充電台１００の各種機能を実現する部分であり、主として、発光処理と、充電電力の供給制御を行う。制御部１０３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータにより実現できる。

（実施の形態１）
＜この発明の自走式掃除機の動作説明＞
ここでは、自走式掃除機１が移動しながら掃除をしている場合に、充電池１２の残容量が所定の閾値以下となった場合等において、掃除を終了し、ゴミ量の検出を行ったうえで充電台１００の方へ帰還する処理を行う一実施例を説明する。

図２に、この発明の自走式掃除機の概略動作の一実施例のフローチャートを示す。
まず、入力部１５の電源スイッチが投入されると（ステップＳ１１）、ＣＰＵは、制御部１１の機能としてその操作に応答して表示部１６に各種情報の表示を行わせ（ステップＳ１２）、起動スイッチが押されたか否かを監視する（ステップＳ１３）。起動スイッチがＯＮされると（ステップＳ１３のＹｅｓ）、前記ＣＰＵはそれに応答し送風制御部３４の機能として送風モータ３１ａを起動する（ステップＳ１５）。そして、吸引力の設定に応じた速度で送風モータ３１ａを回転させる。ここでは、吸引力「弱」に設定されているものとする。また、前記ＣＰＵは、制御部１１の機能として走行制御部２１に自律走行を開始させる。これによって自走式掃除機１は、充電台１００から離れ、所定の領域内を移動しながら掃除動作を実行し、ゴミを集塵容器３３内に収集する。

掃除動作中、前記ＣＰＵは制御部１１の機能としてゴミ量検出部３２が検出するゴミ量を監視する。具体的には電流センサが検出する送風モータ３１ａの電流値をチェックする（ステップＳ１７）。その電流値がゴミ満載に対応して予め定められた第一の閾値よりも小さくなると（ステップＳ１７のＹｅｓ）、前記ＣＰＵは表示部１６にゴミの蓄積量が満載に達したことを知らせる警告表示を行わせる（ステップＳ１９）。ただし、清掃動作中のゴミ量検出、即ちステップＳ１５〜Ｓ１９の処理を省略し、後述する掃除動作終了時のみゴミ量検出を行うようにしてもよい。

さらに、前記ＣＰＵは、終了判断部４１の機能として掃除動作を終了させるべきか否かを判断する（ステップＳ２１）。
掃除動作を継続させるべきと判断した場合（ステップＳ２１のＮｏ）、ルーチンは前述のステップＳ１７に戻り、電流値の監視を続ける。
一方、掃除動作を終了させるべきと判断した場合（ステップＳ２１のＹｅｓ）、前記ＣＰＵはその場で一旦走行を停止させ、さらに回転ブラシおよびサイドブラシを停止させることが好ましい。静音化のためであり、また、ブラシを停止させ吸気口３５を同一箇所に留めておくことで送風モータの負荷、即ち送風モータの電流値の変動をより小さくすることができる。ただし、この発明はこの態様に限定されるものでなく、走行したまま、また、回転ブラシおよびサイドブラシを回転させたままでステップＳ２３以降の処理を行ってもよい。

そして前記ＣＰＵは、送風モータ３１ａの回転を上げて吸引力を強くする（ステップＳ２３）。例えば、吸引力が「弱」に設定されて掃除動作を行っている場合、「強」に切換える。あるいは、吸引力が「強」のときよりもさらに吸引力を強くしてもよい。その場合は、吸引力の設定が「強」で掃除動作を行っている場合でもさらに吸引力を強くする。ここでは、吸引力を「強」にするものとして説明する。前記ＣＰＵは、吸引力「強」の状態で電流センサが検出する電流値をチェックする（ステップＳ２５）。その電流値がゴミ満載に対応して予め定められた第二の閾値よりも小さいと（ステップＳ２５のＹｅｓ）、前記ＣＰＵは表示部１６にゴミの蓄積量が満載に達したことを知らせる警告表示を行わせる（ステップＳ２７）。

図４を用いてさらに詳細に説明する。いま、吸引力が「弱」に設定されて掃除動作を行っているものとする。吸引力が「弱」の場合は、「強」の場合に比べて集塵容器３３内にゴミが蓄積されていないときとゴミ満載状態のときの電流の差が小さい。図４のグラフは電流の平均値を示しているが、実際に測定される電流の波形は電機子のスイッチングや負荷の変化により時間的に変動している。ゴミが蓄積されていないときと満載状態のときの電流値の差が小さく、電流波形の変動幅と同程度になるとゴミ量を精度よく検出することがむずかしくなる。

よって、前述のステップＳ１５〜Ｓ１９における吸引力「弱」で掃除動作中のゴミ量検出は、ステップＳ２３〜Ｓ２９における掃除動作終了後のゴミ量検出に比べて検出の精度が低い。
以上のように、掃除動作中よりも送風モータの吸引力を強くしてゴミ量を検出することで、吸引力を抑えて掃除動作をしている場合でも、ゴミ量を精度よく検出することができる。さらに、一定期間吸引力を強くすることにより、回転ブラシをはじめ、吸気口付近や集塵容器３３の入り口付近にあるゴミを吸引して清浄化することが可能である。これによりダストボックスを取り外す際に掃除機本体内にゴミを取りこぼすことを防ぐことができる。

前記ステップＳ２３で吸引力を強くしてから予め定められた期間が経過したら（ステップＳ２９のＹｅｓ）、前記ＣＰＵは送風モータを停止させる（ステップＳ３１）。さらに、回転ブラシおよびサイドブラシを回転させたうえで充電台１００への帰還処理を実行する。すなわち充電台１００のある方向を検出し、充電台１００の方向へ向かって移動を開始する（ステップＳ３３）。ただし、充電台１００への帰還の途中でゴミを引きずって床面を汚すことのないよう、回転ブラシとサイドブラシ１０は回転させておくことが好ましい。
なお、この帰還処理をする場合においても、送風モータを停止させずにゴミ収集処理を実行するようにしてもよい。ただし、充電池１２の残量が少ない場合、ゴミを収集するとゴミが満載状態となる可能性のある場合、帰還するルートがすでに掃除を行った場所を通る場合などは、ゴミ収集処理を停止して、帰還するようにしてもよい。

自走式掃除機１が充電台１００の近くまで戻ると、互いの接続部（９３、１０１）どうしが接触するように自走式掃除機１の方向と位置の調整が行われ、接続部どうしが接触される。
接続部（９３、１０１）どうしが接触した場合、充電台１００から充電池１２の方へ充電電流が流れるので、この充電電流を検知することにより、自走式掃除機１は、充電台１００へ帰還したことを確認できる。

自走式掃除機１は、充電台１００へ帰還したら掃除動作を停止する。この後、充電台１００から所定の電力が供給され、充電池１２の充電動作が行われる。
また、充電台１００に帰還した後も、ゴミ量が満載に近い状態である場合は、利用者に収集したゴミを取り除くことを要求するために、ステップＳ５で行ったゴミ量の警告表示を継続して行うことが好ましい。利用者は、充電台１００へ戻った自走式掃除機１の警告表示を見ることにより、ゴミが満載に近い状態であることを知ることができ、充電台１００のある位置でゴミの除去作業をすることができる。

（実施の形態２）
蓄積されたゴミ量を正確に検出でき、リアルタイムに測定できるという観点から電流センサが多用される。しかし、ゴミ量の検出に他の手段を用いることができる。
ゴミ量検出部３２の変形例として、送風モータの回転数を検出する速度センサ、圧力センサ、風量センサ等を用いてもよい。
速度センサは、送風モータの回転数を検出するセンサであり、具体的にはロータリーエンコーダや速度発電機が適用される。集塵容器３３内のゴミ量が増加すると吸い込む風量が減少して送風モータの負荷が軽くなり、回転数が上昇するので、ゴミ満載に近づいたことが検出できる。

圧力センサは、集塵容器３３内のゴミの蓄積量によって変化する負圧力を検出するセンサであり、ゴミ量が増加しゴミ詰まりが多くなると、吸い込む風量が減少し負圧力が増加するので、ゴミ満載に近づいたことが検出できる。
風量センサは、吸い込む風量を検知するセンサであり、ゴミ詰まりが多くなると風量が減少するので、ゴミ満載に近づいたことが検出できる。
これらの変形例についても、掃除動作中よりも強い吸引力で、即ちより高い回転数で送風モータを回転させることによって、より精度よくゴミ量を検出することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１で、ＣＰＵは、掃除動作中に吸引力「弱」でゴミ量の検出を行うが（図２のステップＳ１７〜Ｓ２１参照）、掃除動作を終了すると判断したときに掃除動作中よりも強い吸引力で一定期間送風モータを回転させてゴミ量を検出する（図２のステップＳ２３〜Ｓ２９参照）。

これに代えて、掃除動作中は間欠的にゴミ量を検出するようにし、ゴミ量検出のとき一定期間強い吸引力で送風モータを回転させるようにしてもよい。この態様によれば、前記ＣＰＵは、例えば５分間隔でゴミ量を検出し、その時期が到来すると図２のステップＳ２３〜Ｓ２９の処理を行ったのち、もとの吸引力で掃除動作を継続するように制御する。このようにすれば、掃除動作中も精度よくゴミ量を検出することができる。

（実施の形態４）
実施の形態１で、ＣＰＵは、掃除動作を終了すると判断したときにゴミ量を検出し、その後に充電台１００へ帰還するように制御する。
これに代えて、掃除動作を終了すると判断したら充電台１００へ帰還し、互いの接触部（９３、１０１）どうしが接触して充電動作を開始した後にゴミ量を検出するようにしてもよい。このようにすれば、清掃終了時に充電池１２の電圧が低下している場合でもコンセントからＡＣ電源電力の供給を受け電圧が安定した状態で送風モータを回転させることができるので、強くかつ安定した吸引力で精度よくゴミ量検出を行うことができる。

以上に述べたように、
（ｉ）この発明の自走式掃除機は、走行可能な筐体に積載されゴミを蓄積する集塵容器と、吸引気流を生成して前記集塵容器にゴミを収集するゴミ収集部と、前記集塵容器に蓄積されたゴミの量を検出するゴミ量検出部と、前記吸引気流の強弱を制御する送風制御部と、前記筐体の走行を制御するとともに、前記ゴミ量検出部にゴミ量の検出を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、予め定められた期間前記送風制御部に強い吸引気流を生成させてその期間に前記ゴミ量検出部にゴミの量を検出させることを特徴とする。

さらに、前記（ｉ）の発明の好ましい態様について説明する。
（ii）掃除動作の終了を判断する終了判断部をさらに備え、前記制御部は、前記終了判断部が清掃動作を終了すると判断した場合に前記送風制御部に掃除動作中よりも強い吸引気流を生成させ前記ゴミ量検出部にゴミ量の検出を行わせてもよい。自走式掃除機の場合、ユーザがゴミ満載の警告表示に気づくのは清掃作業が終了してホームポジションに帰還した後が一般的と考えられるところ、この態様によれば清掃終了時に精度よくゴミ量を検出することで帰還前にゴミ満載表示を行うことができる。

（iii）前記ゴミ収集部は、前記吸引気流を生成するための送風モータを有し、前記ゴミ量検出部は、該送風モータを駆動する電流値を測定し、前記制御部は、前記電流値を予め定められた閾値と比較することによりゴミ量を検出してもよい。このようにすれば、送風モータの電流値を測定する安価な構成で精度よくゴミ量を検出することができる。

（iv）床面を掃く回転ブラシをさらに備え、前記制御部は、前記筐体の走行を停止させ、前記回転ブラシを停止させた状態で前記ゴミ量の検出を行わせてもよい。このようにすれば、ゴミ量検出時に走行を停止させ吸気口を同一に留めておくことで送風モータの負荷の変動をより小さくすることができる。また、走行および回転ブラシを停止させて静音化を図ることができる。

（ｖ）前記制御部は、清掃動作中断続的に前記ゴミ量の検出を行わせてもよい。このようにすれば、清掃動作の途中に精度よくゴミ量の検出を行うことができる。
（vi）また、この発明は、走行可能な筐体に積載されゴミを蓄積する集塵容器と、掃除動作のとき吸引気流を生成して前記集塵容器にゴミを収集するゴミ収集部と、前記吸引気流の強弱を制御する送風制御部と、前記筐体の走行を制御するとともに、前記送風制御部に吸引気流の制御を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、前記掃除動作を終了した後に予め定められた期間、前記送風制御部に掃除動作中よりも強い吸引気流を生成させることを特徴とする。

さらに、前記（vi）の発明の好ましい態様について説明する。
（vii）電源としての充電池をさらに備え、前記制御部は掃除動作終了後、所定の位置に配置された充電台へ前記筐体を走行させて前記充電池の充電を行うように制御し、前記充電台に到達した後前記送風制御部に掃除動作中よりも強い吸引気流を生成させてもよい。このようにすれば、充電台から安定した電圧が供給された状態で送風モータを駆動して強い吸引気流を発生させることができる。

（viii）前記制御部は、前記掃除動作の終了後に代えて、あるいは終了後に加えて清掃動作中断続的に予め定められた期間前記送風制御部にそれまでの吸引気流をより強い吸引気流に切換えさせるようにしてもよい。このようにすれば、清掃動作中に掃除機本体の回転ブラシをはじめ、吸気口付近や集塵容器の入口付近にあるゴミを吸引して清浄化することが可能である。

（ix）前記集塵容器に蓄積されたゴミの量を検出するゴミ量検出部と、ゴミ量が満載の警告を報知する報知手段をさらに備え、前記制御部は、より強い吸引気流に切りかわる期間中に前記ゴミ量検出部にゴミ量の検出を行わせ、該検出に基づいてゴミ量が満載のときに前記報知手段に報知を行わせてもよい。このようにすれば、掃除機本体の清浄化と精度の高いゴミ量の検出を同時に行うことができる。ここで、警告を表示する報知手段としては、例えば、表示部１６による表示やブザーによる警告音の発生が考えられる。

この発明の好ましい態様には、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含まれる。
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。

１：自走式掃除機、 ２：筐体、 ２ｂ：天板、 ２ｃ：側板、 ３：蓋部、 １０：サイドブラシ、 １１：制御部、 １２：充電池、 １３：電池残量検出部、 １４：障害検知部、 １５：入力部、 １６：表示部、 ２１：走行制御部、 ２２：車輪、 ３０：集塵部、 ３１：ゴミ収集部、 ３１ａ：送風モータ、 ３２：ゴミ検出部、 ３３：集塵容器、 ３４：送風制御部、 ３５：吸気口、 ３６：排気口、 ４１：終了判断部、 ５１：記憶部、 ５２：ゴミ量情報、 ５３：電池情報、 ５４：現在位置情報、 ９１：充電台探索部、 ９２：受信部、 ９３：充電台接続部、 １００：充電台、 １０１：掃除機接続部、 １０２：送信部、 １０３：制御部、 １０４：電力供給部、 １０５：商用電源

Claims (5)

1. 走行可能な筐体に積載されゴミを蓄積する集塵容器と、
   吸引気流を生成して前記集塵容器にゴミを収集するゴミ収集部と、
   前記集塵容器に蓄積されたゴミの量を検出するゴミ量検出部と、
   前記吸引気流の強弱を制御する送風制御部と、
   前記筐体の走行を制御するとともに、前記ゴミ量検出部にゴミ量の検出を行わせる制御部とを備え、
   前記制御部は、予め定められた期間前記送風制御部に強い吸引気流を生成させてその期間に前記ゴミ量検出部にゴミの量を検出させることを特徴とする自走式掃除機。
2. 掃除動作の終了を判断する終了判断部をさらに備え、
   前記制御部は、前記終了判断部が清掃動作を終了すると判断した場合に前記送風制御部に強い吸引気流を生成させ前記ゴミ量検出部にゴミ量の検出を行わせる請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記ゴミ収集部は、前記吸引気流を生成するための送風モータを有し、
   前記ゴミ量検出部は、該送風モータを駆動する電流値を測定し、
   前記制御部は、前記電流値を予め定められた閾値と比較することによりゴミ量を検出する請求項１または２に記載の自走式掃除機。
4. 床面を掃く回転ブラシをさらに備え、
   前記制御部は、前記筐体の走行を停止させ、前記回転ブラシを停止させた状態で前記ゴミ量の検出を行わせる請求項１〜３の何れか一つに記載の自走式掃除機。
5. 前記制御部は、清掃動作中断続的に前記ゴミ量の検出を行わせる請求項１〜４の何れか一つに記載の自走式掃除機。